| 研究課題/領域番号 |
25289360
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
西岡 賢祐 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00377441)
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| 研究分担者 |
福山 敦彦 宮崎大学, 工学部, 准教授 (10264368)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 多接合太陽電池 / 高倍率集光動作 / 光照射Hall測定 / 最適設計シミュレーション / キャリア散乱 |
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| 研究概要 |
集光技術は、太陽電池の変換効率向上に加えて材料使用量の飛躍的削減が可能で、太陽電池の更なる省資源化・低コスト化が期待されている。本研究では、疑似太陽光あるいは単色光を多接合太陽電池材料に照射しながらHall測定を実施し、高倍率集光動作時に太陽電池特性の劣化を引き起こす支配的なキャリア散乱機構を明らかにする。この結果得られる知見を太陽電池作製プロセスへフィードバックさせて多接合太陽電池構造の最適化設計を行い、現行の三接合構造太陽電池の更なる変換効率向上を行う事が本研究の要旨である。
研究代表者グループが所有するHall測定装置の電磁石部分には、導光用貫通孔が装備されていることから、今年度はそこで疑似太陽光源を別途購入し、光ファイバーを利用して導光用貫通孔に光を入射できるようHall測定装置の改良を行った。Hall測定の試料取り付け部に光を導入することは疑似太陽光源と光ファイバーを組み合わせた市販品で可能となるが、本研究では実際に照射される光を数倍まで変化させる必要がある。そこで、どのような装置構成で集光度を変化できるかのシミュレーションをメーカーと共同で行った。その結果、光ファイバー先端部に照射距離を調整できる機構を付加し光源のワット数を変化させることで、数倍程度の集光度が色収差なく得られることがわかった。また、数10倍程度の集光度を得るためには、Hall装置のクライオスタットの光学窓をレンズに交換する必要があることもシミュレーションから予測されたことから、そのためのレンズ設計を行った。
以上、今年度行ったシミュレーションおよび部材設計により、次年度以降の光照射下でのHall測定信号取得を行うための準備が整った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Hall装置電磁石部に装備されている導光用貫通孔の口径が小さく、どのような装置構成で目的の集光度を達成できるかのシミュレーションに時間を要したが、本研究の目的を達成できる程度の集光度を実現できる見通しが立っており、特注部材の作成を開始している。H26年度早々に部材をHall装置に取り付け、等倍および数倍集光時のHall測定が可能になることから、達成度は②と判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
H25年度に行ったシミュレーションによって、等倍および数倍集光を実現できる特注の光ファイバーの設計が決定している。H26年度早々に特注ファイバーの作製を行い、集光照射型Hall装置を完成させる。その後、当初計画書に記載したように、GaAs単結晶を用いて等倍から数倍集光時のHall測定を実施し、支配的なキャリア散乱機構を同定する。また、太陽電池材料としてもっとも良く用いられているSiに対しても同様の測定を行い、直接遷移(GaAs)と間接遷移(Si)との違いも併せて評価する。
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